CN208401753U - 无刷直流电机反电动势检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种无刷直流电机反电动势检测电路，包括逆变模块、无刷直流电机、分压模块以及运算模块；逆变模块与无刷直流电机相连，用于与外接直流电源相连并将接收到的直流电逆变呈三相交流电后输出至无刷直流电机；无刷直流电机包括三个相端；分压模块的一端分别与逆变模块及无刷直流电机的三个相端相连，且分压模块的另一端与运算模块相连；运算模块用于对经分压模块分压后的每个相端的电压进行运算以得出每一相端对应的反电动势。本实用新型提供的无刷直流电机反电动势检测电路，能够对检测到的端电压进行运算后直接得出相应的反电动势，且电路结构简单。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及无刷直流电机技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机反电动势检测电路。
【背景技术】
在无刷直流电机中，转子位置的检测非常重要，通常通过位置检测电路来检测定、转子相对位置，并经过逻辑处理产生换相信号。现有的检测方法通常分为有位置传感器检测和无位置传感器检测两种。其中，有位置传感器控制是通过传感器检测电机的运动得到位置的确切信号，无位置传感器控制则是通过检测电机相关的电压或电流，然后经过计算间接得到电机定、转子的相对位置。然而，有位置传感器检测的方法不仅会提高系统成本和复杂程度，更重要的是会降低无刷直流电机(BLDC)系统结构的坚固性，影响到整个系统的可靠运行。
无位置传感器检测转子位置最简单、实用的方法是通过检测反电动势过零点来确定，由于绕组的反电动势是难易直接测量的物理量，目前主要通过检测电机端电压信号，进行比较后间接获取绕组反电动势信号的过零点。然而，现有的端电压检测电路较为复杂且电路本身不带运算功能，需要对检测到的电压进行比较计算后才能获得电动势。
鉴于此，实有必要提供一种新的无刷直流电机反电动势检测电路以克服上述缺陷。
【实用新型内容】
本实用新型的目的是提供一种无刷直流电机反电动势检测电路，所述无刷直流电机反电动势检测电路包括运算模块，进而能够对检测到的端电压进行运算后直接得出相应的反电动势，且电路结构简单。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种无刷直流电机反电动势检测电路，包括逆变模块、无刷直流电机、分压模块以及运算模块；所述逆变模块与所述无刷直流电机相连，用于与外接直流电源相连并将接收到的直流电逆变呈三相交流电后输出至所述无刷直流电机；所述无刷直流电机包括三个相端；所述分压模块的一端分别与所述逆变模块及所述无刷直流电机的三个相端相连，且所述分压模块的另一端与所述运算模块相连；所述运算模块用于对经所述分压模块分压后的每个相端的电压进行运算以得出每一相端对应的反电动势。
在一个优选实施方式中，所述无刷直流电机反电动势检测电路还包括滤波模块，所述滤波模块连接于所述分压模块与所述运算模块之间，用于对经分压模块分压后的每个相端的端电压进行滤波后输出至所述运算模块。
在一个优选实施方式中，所述运算模块包括三个运算单元，每个运算单元对应一个相端并用于计算对应相端的反电动势；每个运算单元包括运算放大器、第一计算电阻、第二计算电阻、第三计算电阻、第四计算电阻以及第五计算电阻；所述运算放大器的同相输入端通过所述第一计算电阻与对应的相端相连，且所述运算放大器的同相输入端还通过所述第二计算电阻接地；所述运算放大器的反相输入端分别通过所述第三计算电阻及所述第四计算电阻与其他两个相端相连，且所述运算放大器的反相输入端还通过所述第五计算电阻与所述运算放大器的输出端相连。
在一个优选实施方式中，所述分压模块包括三个分压电阻；所述运算模块分别通过三个分压电阻与三个相端相连；其中，每一个运算单元通过一个分压电阻与对应的相端相连。
在一个优选实施方式中，所述运算模块包括三个运算单元，每个运算单元对应一个相端并用于计算对应相端的反电动势；所述分压模块包括三个分压电阻；所述滤波模块包括三个滤波单元，三个滤波单元与三个分压电阻及三个运算单元一一对应。
在一个优选实施方式中，每个滤波单元包括滤波电阻及滤波电容；所述滤波电阻的一端与对应的分压电阻远离所述无刷直流电机的相端的一端相连，且另一端接地；所述滤波电容的一端与对应的分压电阻远离所述无刷直流电机的相端的一端相连，且另一端接地。
在一个优选实施方式中，所述逆变模块包括三个逆变单元；每个逆变单元分别对应所述无刷直流电机的一个相端；每个逆变单元包括第一三极管、第二三极管、第一二极管及第二二极管；所述第一三极管的集电极与外接直流电源的正极相连，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的集电极相连并与所述无刷直流电机的一相端相连；所述第二三极管的发射极与所述外接直流电源的负极相连；所述第一三极管及所述第二三极管的基极均用于接收PWM控制信号，进而依据所述PWM信号产生相应的交流电；所述第一二极管的阴极与所述第一三极管的集电极相连，且所述第一二极管的阳极与所述第一三极管的发射极相连；所述第二二极管的阴极与所述第二三极管的集电极相连，且所述第二二极管的阳极与所述第二三极管的发射极相连。
本实用新型提供的无刷直流电机反电动势检测电路，由于设置有运算模块，因此，可以直接对所述无刷直流电机的三个相端的电压进行计算并得出对应相端的反电动势，电路结构简单。
【附图说明】
图1为本实用新型提供的无刷直流电机反电动势检测电路的原理框图。
图2为本实用新型提供的无刷直流电机反电动势检测电路的电路原理图。
【具体实施方式】
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型。
当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
请参阅图1，其为本实用新型提供的无刷直流电机反电动势检测电路100的原理框图。所述无刷直流电机反电动势检测电路100包括逆变模块10、无刷直流电机20、分压模块30以及运算模块40。所述逆变模块10与所述无刷直流电机20相连，用于与外接直流电源相连并将接收到的直流电逆变呈三相交流电后输出至所述无刷直流电机20。所述无刷直流电机20包括三个相端。所述分压模块30的一端分别与所述逆变模块10及所述无刷直流电机20的三个相端相连，且所述分压模块30的另一端与所述运算模块40相连。所述运算模块40用于对经所述分压模块30分压后的每相的端电压进行运算以得出每一相端对应的反电动势。
本实用新型所提供的无刷直流电机反电动势检测电路100，由于设置有运算模块40，因此，可以直接对所述无刷直流电机20的三个相端的电压进行计算并得出对应相端的反电动势，且电路结构简单。
在一个实施方式中，为了提高所述运算模块40的运算精度，所述无刷直流电机反电动势检测电路100还包括滤波模块50，所述滤波模块50连接于所述分压模块30与所述运算模块40之间，用于对经分压模块40分压后的每个相端的端电压进行滤波后输出至所述运算模块40。
请再参阅图2，其为本实用新型提供的无刷直流电机反电动势检测电路100的电路原理图。进一步地，所述运算模块40包括三个运算单元41，每个运算单元41对应一个相端，用于计算对应相端的反电动势。具体地，每个运算单元41包括运算放大器F1、第一计算电阻R1、第二计算电阻R2、第三计算电阻R3、第四计算电阻R4以及第五计算电阻R5。所述运算放大器F1的同相输入端通过所述第一计算电阻R1与对应的相端相连，且所述运算放大器F1的同相输入端还通过所述第二计算电阻R2接地；所述运算放大器F1的反相输入端分别通过所述第三计算电阻R3及所述第四计算电阻R4与其他两个相端相连，且所述运算放大器F1的反相输入端还通过所述第五计算电阻R5与所述运算放大器F1的输出端相连。
可以理解，所述每个运算单元41包括运算放大器F1、第一计算电阻R1、第二计算电阻R2、第三计算电阻R3、第四计算电阻R4以及第五计算电阻R5组成一个减法电路，假设无刷直流电机20的三个相端分别为a、b和c，则经运算单元41计算后的a相端的反电动势为Ea＝uc-(ua+ub)/2，其中，uc、ua和ub分别为对应相端的分压。在该实施方式中，计算a相端的反电动势时，运算放大器F1的同相输入端与a相端相连，相应地，反向输入端分别与b相端和c相端相连。
需要说明的是，可以通过调整第一计算电阻R1～第五计算电阻R5的阻值来调整运算关系的比例。
在一些实施例中，所述分压模块30包括三个分压电阻R6。所述运算模块40分别通过三个分压电阻R6与三个相端相连。其中，每一个运算单元41通过一个分压电阻R6与对应的相端相连。
此外，在一个实施例中，所述滤波模块50包括三个滤波单元，且每个滤波单元包括滤波电阻R7及滤波电容C。三个滤波单元与三个分压电阻R6及三个运算单元41一一对应。在本实施方式中，所述滤波电阻R7的一端与对应的分压电阻R6远离所述无刷直流电机20的相端的一端相连，且另一端接地；同时，所述滤波电容C的一端与对应的分压电阻R6远离所述无刷直流电机20的相端的一端相连，且另一端接地。亦即，所述滤波电阻R7与滤波电容C并联组成RC滤波电路，用于对经分压电阻R6分压后的端电压进行滤波。
在一个实施例中，所述逆变模块10包括三个逆变单元11。每个逆变单元11分别对应所述无刷直流电机20的一个相端。每个逆变单元11包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一二极管D1及第二二极管D2。亦即，由一对三极管和一对二极管组成一对逆变桥，其中，每对逆变桥分别连接无刷直流电机中的一相。具体地，所述第一三极管Q1的集电极与外接直流电源的正极相连，所述第一三极管Q1的发射极与所述第二三极管Q2的集电极相连并与所述无刷直流电机的一相端相连。所述第二三极管Q2的的发射极与所述外接直流电源的负极相连。所述第一三极管Q1及所述第二三极管Q2的基极均用于接收PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)控制信号，进而依据所述PWM信号产生相应的交流电。所述第一二极管D1的阴极与所述第一三极管Q1的集电极相连，且所述第一二极管D2的阳极与所述第一三极管Q1的发射极相连；所述第二二极管D2的阴极与所述第二三极管Q2的集电极相连，且所述第二二极管D2的阳极与所述第二三极管Q2的发射极相连。
本实用新型并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。
Claims (7)
1.一种无刷直流电机反电动势检测电路，其特征在于，包括逆变模块、无刷直流电机、分压模块以及运算模块；所述逆变模块与所述无刷直流电机相连，用于与外接直流电源相连并将接收到的直流电逆变呈三相交流电后输出至所述无刷直流电机；所述无刷直流电机包括三个相端；所述分压模块的一端分别与所述逆变模块及所述无刷直流电机的三个相端相连，且所述分压模块的另一端与所述运算模块相连；所述运算模块用于对经所述分压模块分压后的每个相端的电压进行运算以得出每一相端对应的反电动势。
2.如权利要求1所述的无刷直流电机反电动势检测电路，其特征在于：所述无刷直流电机反电动势检测电路还包括滤波模块，所述滤波模块连接于所述分压模块与所述运算模块之间，用于对经分压模块分压后的每个相端的端电压进行滤波后输出至所述运算模块。
3.如权利要求1所述的无刷直流电机反电动势检测电路，其特征在于：所述运算模块包括三个运算单元，每个运算单元对应一个相端并用于计算对应相端的反电动势；每个运算单元包括运算放大器、第一计算电阻、第二计算电阻、第三计算电阻、第四计算电阻以及第五计算电阻；所述运算放大器的同相输入端通过所述第一计算电阻与对应的相端相连，且所述运算放大器的同相输入端还通过所述第二计算电阻接地；所述运算放大器的反相输入端分别通过所述第三计算电阻及所述第四计算电阻与其他两个相端相连，且所述运算放大器的反相输入端还通过所述第五计算电阻与所述运算放大器的输出端相连。
4.如权利要求3所述的无刷直流电机反电动势检测电路，其特征在于：所述分压模块包括三个分压电阻；所述运算模块分别通过三个分压电阻与三个相端相连；其中，每一个运算单元通过一个分压电阻与对应的相端相连。
5.如权利要求2所述的无刷直流电机反电动势检测电路，其特征在于：所述运算模块包括三个运算单元，每个运算单元对应一个相端并用于计算对应相端的反电动势；所述分压模块包括三个分压电阻；所述滤波模块包括三个滤波单元，三个滤波单元与三个分压电阻及三个运算单元一一对应。
6.如权利要求5所述的无刷直流电机反电动势检测电路，其特征在于：每个滤波单元包括滤波电阻及滤波电容；所述滤波电阻的一端与对应的分压电阻远离所述无刷直流电机的相端的一端相连，且另一端接地；所述滤波电容的一端与对应的分压电阻远离所述无刷直流电机的相端的一端相连，且另一端接地。
7.如权利要求1所述的无刷直流电机反电动势检测电路，其特征在于：所述逆变模块包括三个逆变单元；每个逆变单元分别对应所述无刷直流电机的一个相端；每个逆变单元包括第一三极管、第二三极管、第一二极管及第二二极管；所述第一三极管的集电极与外接直流电源的正极相连，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的集电极相连并与所述无刷直流电机的一相端相连；所述第二三极管的发射极与所述外接直流电源的负极相连；所述第一三极管及所述第二三极管的基极均用于接收PWM控制信号，进而依据所述PWM信号产生相应的交流电；所述第一二极管的阴极与所述第一三极管的集电极相连，且所述第一二极管的阳极与所述第一三极管的发射极相连；所述第二二极管的阴极与所述第二三极管的集电极相连，且所述第二二极管的阳极与所述第二三极管的发射极相连。
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|---|---|---|---|---|
| CN109921696A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-06-21 | 湖南长高思瑞自动化有限公司 | 一种永磁无刷直流电机的过零点换向器及控制方法 |
| CN113219200A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-06 | 山东交通学院 | 一种直流有刷电机测速方法 |
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